Bài giảng Sinh trưởng và phát triển của vi sinh vật - Trường ĐH Bách khoa Hà Nội

HANOIUNIVERSITYOFSCIENCEANDTECHNOLOGY

Sinhtrưởng và Phát triển của
visinh vật


HANOIUNIVERSITYOFSCIENCEANDTECHNOLOGY

Sinhtrưởng và phát triển
• Sinhtrưởng và phát triển là
thuộc tính của sinh vật
• Sinhtrưởng là tăng về kích
thước và khối lượng tế bào
• Phát triển (sinh sản)là tăng về
số lượng tế bào


HANOIUNIVERSITYOFSCIENCEANDTECHNOLOGY


HANOIUNIVERSITYOFSCIENCEANDTECHNOLOGY

Thông số và hằng số dùng khi xác định số
lượng và khối lượng vsv
Thông số

Số lượng VSV

Khối lượng VSV

Đơn vị thể tích

N:Nồng độ vsv (tế
bào/ml)

X:Mật độ vsv (gsinh khối
khơ/ml)

Thời gian cho tăng đôi

G:Thời gian thế hệ (h)

Thời gian tăng đôi (h)

Số lần tăng đôi sau đơn vị
thời gian

V: Hằng số tốc độ phân
chia(1/h)

ℳ:Hằng số tốc độ phát
triển riêng (1/h)


HANOIUNIVERSITYOFSCIENCEANDTECHNOLOGY
𝑁 = 𝑁$ 𝑥2'

No:Số tế bào banđầu
N:Số tế bào sau nlần phân chia

log𝑁 = log𝑁$ + nlog2

logN − log𝑁0
𝑛 =
log2
v=

'
1

g =

2034520367
=
(1519 )203;
<
=

𝑁 = 𝑁$ 𝑥2=>

n:số lần phân chia
v:số lần phân chiatrong 1h– Hằng số phân
chia
Hằng số phân chia:phụ thuộc loài visinh vật
và điều kiện nuôi cấu
g:thời gian thế hệ (h)
Thời gian phân chiangắn ->vsv phát triển nhanh


HANOIUNIVERSITYOFSCIENCEANDTECHNOLOGY

OD600

Time(h) nm
0
0,03
2
0,16
4
1,16
6
2,01
8
2,6
10
2,83
12
3,05
14
3,07
16
2,6
18
2,1


HANOIUNIVERSITYOFSCIENCEANDTECHNOLOGY

Sự sinh trưởng của visinh vật trên mơi
trường đặc
vVề hình thái:từ một hoặc một số tế bào ban
đầu sẽ sinh trưởng và phát triển hình thành
một quần thể VSVgồm vơ số tế bào có thể

quan sát bằng mắt thường:khuẩn lạc
vMỗi lồi visinh vật trong điều kiện sống nhất
định ->hình thành kiểu khuẩn lạc đặc trưng
vVề động học:sự sinh trưởng trải quacác giai
đoạn thích ứng,phát triển luỹ tiến,cân bằng
và suy vong


HANOIUNIVERSITYOFSCIENCEANDTECHNOLOGY


HANOIUNIVERSITYOFSCIENCEANDTECHNOLOGY


HANOIUNIVERSITYOFSCIENCEANDTECHNOLOGY

ü Phân biệt KL dựa trên:
• kích cỡ
• màu sắc
• hình thái
• cách mọc
ü Đặc trưng của khuẩn lạc có
thể thay đổi theo:
• Ngày ủ
• Nhiệt độ ni cấy
• Loại môi trường…


HANOIUNIVERSITYOFSCIENCEANDTECHNOLOGY

Sự phát triển của visinh vật trên môi
trường lỏng
ØSự phát triển trong hệ ”kín”(hệ tĩnh – hệ ni cấy gián đoạn):trong q
trình ni cấy khơng bổ sungchất dinh dưỡng và không loại bỏ các chất
trao đổi chất
ØTrong điều kiện đầy đủ chất dinh dưỡng và các điều kiện môi trường phù
hợp,visinh vật phát triển rất nhanh sovới các loài sinh vật khác
ØSự phát triển theo 4giai đoạn
+Lagphase:pha thích ứng - pha thích nghi – pha tiềm phát
+Exponentialphase:logphase,luỹ tiến,tăng tốc
+Stationaryphase:pha cân bằng
+Deathphase:pha suy vong


HANOIUNIVERSITYOFSCIENCEANDTECHNOLOGY

Unbaffled flask

Baffled flask

Bioreactor


HANOIUNIVERSITYOFSCIENCEANDTECHNOLOGY

Lagphase
- Khi cấy vsv vào môi trường mới,dođiều kiện thay
đổi nên vsv cần thời gian để thích nghi
- Tế bào gần như chưa sinh sản,songquá trình trao
đổi chất tăng dần (vsv sinh tổng hợp các enzyme

để thực hiện quá trình trao đổi chất)
- Mật độ vsv và nồng độ dinh dưỡng biến đổi không
nhiều
dx
=0
dt
- Độ dài phụ thuộc vào các yếu tố
+Tuổi giống:nếu giống VSVđang ở pha logthì pha thích nghi sẽ ngắn,nếu ở pha thích nghi,
cân bằng hoặc suy vong thì pha thích nghi sẽ dài
+Thành phần mơi trường ->môi trường lên mengần tương tự môi trường nhân giống
+Điều kiện nuôi cấy


HANOIUNIVERSITYOFSCIENCEANDTECHNOLOGY

Logphase
• VSVđã thích nghi với mơi trường,phát triển mạnh mẽ
• Mật độ tế bào vsv tăng nhanh theo cấp số nhân,nồng độ thức ăn giảm
nhanh,
• Nồng độ các chất trao đổi bậc 1tăng nhanh
dx
= 𝜇X
dt

𝑋 = 𝑋$ 𝑒 G>

• Tốc độ phát triển phụ thuộc vào loài vsv và điều kiện ni cấy
• Đến cuối giai đoạn này khi thức ăn cạn dần và nồng độ các chất trao
đổi tăng ->vsv phát triển chậm lại

HANOIUNIVERSITYOFSCIENCEANDTECHNOLOGY

0
1
2
3
4
5
6
7
7,5
8
8,5

OD150L
0,05
0,10
0,20
0,54
1,08
1,73
2,29
3,28
3,45
3,65
4,15

ln(OD)
-3,10

-2,31
-1,61
-0,61
0,08
0,55
0,83
1,19
1,24
1,29
1,42

4,50
4,00
3,50
3,00
2,50
2,00
1,50
1,00
0,50
0,00
0

2

4
1,50

𝑋 = 𝑋$ 𝑒 G>
ln(𝑋) = ln(𝑋$ ) + ℳt

6

8

10

Thờigian(h)
y=0,4345x- 1,7653
R²=0,96821

1,00

Ln(OD)

thờigian

OD600

Xác đinh tốc độ sinh trưởng riêng

0,50
0,00
0

2

4

-0,50

-1,00

Time(h)

6

8


HANOIUNIVERSITYOFSCIENCEANDTECHNOLOGY

Stationaryphase
• Thức ăn đã cạn kiện và nồng độ chất trao đổi tích luỹ cao
• +Số tế bào sinh ra ~số tế bào chế đi ->mật độ vsv gần như khơng
thay đổi
dx
=0
dt

• +Một số sản phẩm trao đổi thứ cấp (bậc 2)được tổng hợp


HANOIUNIVERSITYOFSCIENCEANDTECHNOLOGY

Deathphase
• Số lượng vsv giảm dần
• Tế bào tự phân giải


HANOIUNIVERSITYOFSCIENCEANDTECHNOLOGY

Sản phẩm tạo ra trong môi trường lỏng


HANOIUNIVERSITYOFSCIENCEANDTECHNOLOGY

Hiện tượng sinh trưởng kép và sinh trưởng
thêm
• Vsv phát triển trên nhiều
nguồn cacbon khác nhau -> có
thể có nhiều pha log


HANOIUNIVERSITYOFSCIENCEANDTECHNOLOGY

Ảnh hưởng của nồng độ cơ chất đến sinh
trưởng


HANOIUNIVERSITYOFSCIENCEANDTECHNOLOGY

• Tạinồng độ cơ chất cao S>>Ks:
• ℳ ->ℳmax

và

IJ
I>

= 𝜇KLM 𝑋

Tại nồng độ cơ chất thấp S>>Ks


HANOIUNIVERSITYOFSCIENCEANDTECHNOLOGY

Sự phát triển trong q trình ni cấy liên tục


HANOIUNIVERSITYOFSCIENCEANDTECHNOLOGY

•
•
•
•

Thể tích bình ni cấy:V(l)
Tốc độ dịch vào – ra là:F(l/h)
Tốc độ pha lỗng:D
O
D=
Tốc độ rửa trơi
P
−

Mật độ visinh vật

IJ
I>

dX
= DX
dt

= 𝜇𝑋 − DX=(𝜇-D)X

Nếu 𝜇 >Dthì mật độ vsv tăng dần theo thời gian
𝜇 < Dthì mật độ vsv giảm dần
𝜇 =Dmật độ vsv không đổi


HANOIUNIVERSITYOFSCIENCEANDTECHNOLOGY

Định lượng visinh vật:định lượng trực tiếp


HANOIUNIVERSITYOFSCIENCEANDTECHNOLOGY

Định lượng visinh vật:định lượng gián tiếp